Cervello, scoperto direttore d’orchestra delle cellule staminali del cervello

Ricerca, cervello: un “direttore d’orchestra” delle cellule staminali: lo sviluppo cerebrale nelle malattie rare

Uno studio ha dimostrato che il 'regista' del nostro cervello è il gene Foxg1, coinvolto in numerosi processi dello sviluppo cerebrale e in malattie rare come le sindromi di Rett e di West. Lo studio è stato guidato dal Laboratorio di sviluppo corticale della Sissa-Scuola superiore internazionale di studi avanzati di Trieste

Una nuova ricerca pubblicata su 'Cerebral Cortex' indica che Foxg1 si comporta da 'direttore d'orchestra', giocando "un ruolo fondamentale nel pilotare la differenziazione delle cellule staminali, garantendo che neuroni e glia siano prodotti nella giusta quantità e nel giusto momento", spiegano dalla Sissa. Secondo gli autori, il lavoro "apre nuove strade per la comprensione e la terapia di malattie genetiche incurabili".

Come funziona il cervello umano, scoperto “direttore d’orchestra” delle staminali: lo sviluppo della corteccia cerebrale

Lo sviluppo della corteccia cerebrale è un processo molto complesso e in gran parte ancora misterioso.

 Dalle cellule staminali prendono vita dapprima i neuroni e poi le cellule della glia, a cominciare dagli astrociti, fondamentali per il nutrimento delle cellule nervose e la modulazione della loro attività.

Nell'essere umano questa transizione avviene all'incirca dopo il quarto mese di gravidanza, quando tende a finire la produzione di neuroni e ad aumentare quella di astrociti, ma finora non chiaro cosa coordinasse il passaggio.

Nei roditori, invece, la transizione avviene subito dopo la nascita. Gli scienziati hanno osservato che un declino del livello di espressione del gene Foxg1 si verifica naturalmente un po' prima dell'avvio della produzione di astrociti. Hanno quindi modulato la sua espressione in vitro e in vivo, rilevando che quando l'espressione di Foxg1 aumenta rallenta il passaggio dalla produzione di neuroni a quella di astrociti, mentre quando l'espressione del gene si riduce il passaggio viene facilitato.

Neuroni nel cervello: scoperto direttore d’orchestra delle cellule staminali: come funziona il gene Foxg1

Gli studiosi hanno quindi confermato che fenomeni molto simili avvengono nelle staminali di origine umana. Infine hanno indagato i meccanismi attraverso i quali questo fenomeno si articola, e hanno identificato due tipologie di processi: da una parte Foxg1 regola l'espressione di 4 geni 'maestri' implicati nella scelta fra produzione di neuroni o di astrociti, dall'altra modula il funzionamento di alcune 'macchine molecolari' (batterie di geni) coinvolte nell'esecuzione del processo di differenziazione delle cellule gliali.

Cervello scoperta: il gene delle cellule staminali del cervello e l’influenza sulle possibili terapie geniche

"Si tratta di un risultato molto importante, sia dal punto di vista scientifico che metodologico - commenta Antonello Mallamaci, direttore del Laboratorio di sviluppo corticale della Sissa e responsabile dello studio - Il ruolo di Foxg1 in questo processo di transizione e il suo coinvolgimento in malattie quali varianti delle sindromi di Rett e di West fa pensare che alcune delle anomalie tipiche di tali sindromi possano scaturire da una alterazione della scaletta temporale con cui sono generate le cellule astrogliali e apre la strada a possibili terapie geniche. Inoltre, la combinazione di studio in vitro e in vivo e il confronto con i risultati ottenuti in cellule staminali di origine umane si è rivelato un approccio vincente per lo studio di processi di sviluppo altamente conservati. Tale approccio potrà essere utilizzato sicuramente in futuro per rispondere a nuovi quesiti".